在电声与音响领域,"可靠性"(Reliability)是衡量产品质量与性能的核心指标之一。它直接关系到用户体验、系统稳定性以及产品的使用寿命。根据国家标准GB/T 9002-1996,可靠性在听音评价中被细分为两个方面:个人内的可靠性(同一听音员对同一激励重复评定的一致性)和个人间的可靠性(不同听音人员对同一激励评定的一致性)。这一概念不仅适用于主观听音评价,也贯穿于电声产品的设计、制造与检测全流程。
可靠性通常定义为“产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力”。对于电声产品而言,“规定的条件”包括使用环境(温度、湿度、振动等)、使用方法及维护条件;“规定时间”可以是工作时间、次数或里程;“规定功能”则需明确具体的性能参数和故障判据。电声产品的可靠性进一步分为固有可靠性(生产过程中确立)和使用可靠性(受环境、操作、维护影响),以及基本可靠性(无故障持续时间或概率)和任务可靠性(在任务剖面内完成功能的能力)。
电声系统的可靠性取决于多项关键技术,任何一项的不足都可能影响整体性能。
噪声抑制是提高语音传输清晰度的重要技术。环境噪声、设备噪声等需要通过数字信号处理技术进行降噪处理。
语音增益技术确保远端发言人声音音量足够覆盖背景噪声,同时避免近端声音过大产生回声和啸叫。
回声消除通过数字信号处理技术消除由声波反射引起的回声,对保证语音传输清晰度至关重要。
电子产品的内部噪声,如传输反射噪声、串扰噪声、热噪声等,也会影响电声设备的可靠性。例如,通过阻抗匹配可处理传输反射噪声;通过合理布线、接地和屏蔽可抑制串扰噪声;控制工作温度有助于降低热噪声。
为确保电声产品质量,需进行 rigorous 的检测,其主要项目及参数包括:
这些检测通常依据《GB/T 9969-2013 电声器件》等标准进行,以确保产品符合国家和行业标准。
常见的电声器件如扬声器、传声器(话筒)、耳机等,其可靠性各有特点:
扬声器(喇叭):其可靠性涉及标称功率(额定功率)、额定阻抗(随频率变化)、频率范围等参数。直观检查可通过万用表测量阻抗并听“喀喇”声,声音越响说明电-声转换效率越高,越清脆说明音质可能越好。
传声器(话筒):主要有动圈式、电容式等。动圈式话筒可用万用表简单判断,测量其直流电阻,高阻抗话筒一般为1~2kΩ,低阻抗为几十欧。电阻为零或无穷大表明可能存在短路或断路。
耳机:分为高阻抗(800~2000Ω)和低阻抗(约8Ω)等。检查时也可借助万用表测量电阻,判断线圈是否正常。
从设计角度提升电声产品可靠性,可关注以下几点:
降额设计(Derating):使元器件工作在低于其额定参数的条件下,如选择耐压更高、额定电流更大的元件,以提高寿命和可靠性。
控制电应力:降低系统内部不必要的电子应力(如信号线电流、功率器件功耗)和外部干扰应力(通过隔离、屏蔽、滤波)。
识别与改善寿命瓶颈:关注高应力、高功率、高发热部件(如电源、功率开关、机械式继电器),这些往往是系统可靠性的短板。针对性地选用更高标准的器件或进行冗余设计。
环境防护:对高温、潮湿、盐雾、震动等恶劣环境采取防护措施,如刷三防漆、加屏蔽罩、使用减震器等。
考虑失效模式:了解关键器件的失效模式(如钽电容短路起火需加保险),并预留设计余量(如电解电容容量衰减)。
可靠性数据通常需要通过概率统计方法进行处理和分析。常用的概率分布包括指数分布、正态分布、对数正态分布等。衡量可靠性的主要特征量有:
可靠性是电声产品设计与制造中不可或缺的考量因素。它涵盖了从元器件选择、电路设计、噪声处理、环境防护到严格的检测标准等一系列复杂内容。理解并运用可靠性的理论与方法,对于开发出音质卓越、性能稳定、经久耐用的电声产品至关重要。对于专业人士和爱好者而言,关注可靠性相关技术和标准,有助于做出更明智的选择和设计。
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